Das Klima, mein Planet und ich! – wissenschaftliche Hintergründe

Autoren:
Publikation:	3.12.2008
Lernstufe:	3
Übersicht:	Wissenschaftliche Grundlagen zum Klimawandel – für den Unterricht in der Grundschule und in Klasse 5/6
Herkunft:	La main à la pâte, Paris. Originalversion: www.fondation-lamap.org/fr/climat
Bewertung:	5 (2 Bewertungen)

Was ist der Klimawandel?

Seit wann interessieren sich die Menschen für den Klimawandel?

Heutzutage ist es für jedermann selbstverständlich, dass das Klima auf der Erde sich ändern kann. Das war nicht immer so. Der französische Mathematiker und Physiker Joseph Fourier stellte Anfang des 19. Jahrhunderts erstmals die Hypothese auf, nach der die Temperatur an der Oberfläche unse­res Planeten das Ergebnis eines Gleichgewichts zwischen Energieaufnahme und Energie­verlust ist: Die Erde nimmt Strahlungsenergie von der Sonne auf und gibt einen Teil dieser Strahlung an den Weltraum ab; und bei der Aufrechterhaltung die­ses Gleichgewichts spielt die Atmosphäre eine Schlüsselrolle. Er erwähnte sogar, dass die Menschen mit ihrer Tätigkeit die Atmosphäre verändern könn­ten, und unser Planet sich erwärmen oder abkühlen könnte.

Der schwedische Chemiker und Nobelpreisträger von 1903, Svante Arrhenius, bemerkte gegen Ende des 19. Jahrhunderts, dass unsere industrielle Zivilisa­tion auf dem massiven Verbrauch fossiler Brennstoffe beruht und starke Emis­sionen von Kohlenstoffdioxid (CO₂) mit sich bringt. Er sagte eine Verdoppelung der CO₂-Mengen in der Atmosphäre in relativ kurzer Zeit voraus und schätzte ab, dass die Temperatur unseres Planeten dadurch um 4°C steigen würde.

Für Arrhenius stellte eine globale Erwärmung allerdings keineswegs eine Kata­strophe dar. Ganz im Gegenteil: Er sah darin einen Weg, eine weitere Eiszeit zu verhindern, und eine Lösung für die durch die schnell ansteigenden Bevölke­rungszahlen hervorgerufenen Pro­bleme. Er vermutete, dass sich ein solcher Temperaturanstieg in höheren landwirtschaft­lichen Erträgen auswirken würde.

Erst Ende der 1960er Jahre wurden die ökologischen Folgen des rasanten Wirt­schafts­wachstums als beunruhigendes Problem erkannt, sowohl von Wissen­schaftlern als auch von der Bevölkerung. Mit dazu beigetragen haben sicher­lich die ersten Weltraum­flüge, die unsere Sicht der Erde veränderten: Während man sich die Erde vorher als riesig und unverletzlich vorstellte, erschien sie auf einmal als eine kleine blaue Kugel, umgeben von einer dünnen atmosphärischen Hülle, einsam im kalten und dunklen Raum ihre Bahn ziehend – eine zerbrech­liche Herberge für das einzig bekannte Leben. Diese Bilder haben einen prägen­den Eindruck hinterlassen.

Abb. 1: Unsere Erde vom Mond aus gesehen, aufgenommen während der
Apollo-8-Mission im Dezember 1968, © NASA

Langsam entstand ein globales ökologisches Bewusstsein. Wissenschaftler begannen die Folgen menschlichen Handelns auf unseren Heimatplaneten zu untersuchen und gründe­ten u. a. 1968 den Club of Rome. Zunächst stand als Hauptproblem der Verbrauch der begrenzten Ressourcen bei gleichzeitigem starken Anstieg der Weltbevölkerung im Vor­dergrund. Dass der Mensch nicht nur natürliche, nicht ersetzbare Ressourcen verbraucht, sondern auch durch dabei freigesetzte Gase unsere Atmosphäre beeinflusst, wurde spä­testens durch das "Ozonloch" auch für die breitere Öffentlichkeit offensichtlich.

Als ein weiteres, noch drängenderes Problem wurde nun der durch die mensch­lichen Aktivitäten bewirkte Anstieg der CO₂-Konzentration in der Atmo­sphäre erkannt. Anders als Arrhenius am Anfang des letzten Jahrhunderts noch ange­nommen hatte, stellte sich bei genauerer Betrachtung heraus, dass dieser keineswegs ein Segen ist, sondern die Menschheit als Ganzes vor riesige Pro­bleme stellt.

Um den Stand der wissenschaftlichen Erkenntnisse zu diesem Themenkomplex zu disku­tieren und zusammenzufassen, gründeten 1988 die UNO und die World Meteorological Organization das IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). Das IPCC gibt in regelmäßigen Abständen die IPCC-Berichte heraus, in denen Tausende von Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen aus der ganzen Welt den aktuellen Kenntnisstand über die Erderwärmung zusammen­stellen: wissenschaftliche, technische und sozioökonomische Informationen zum Einfluss des Menschen auf das Klima der Erde, zu den Auswirkungen des Klimawandels sowie zu möglichen Strategien für eine Anpassung an den Klima­wandel bzw. für seine Begrenzung. Die in diesen Berichten zusammengetrage­nen Erkennt­nisse sollen vor allen Dingen auch Politikern bei den zu treffenden Ent­scheidungen beraten und unter­stützen.

Beim Klima-Gipfeltreffen von Rio (1992, "Erdgipfel") einigte man sich darauf, die Treibhaus­gasemissionen in den industrialisierten Staaten zu begrenzen und nach Möglichkeit zu ver­ringern. Das Kyoto-Protokoll von 1997 ging weiter und verpflichtete eben diese Länder zu einer Verringerung der Treibhausgas­emis­sionen. Das Protokoll trat 2005 in Kraft. Es wurde von den USA, die zu den Ländern mit den höchsten Treibhausgas­emissionen gehö­ren (siehe weiter unten), nie ratifiziert. Kanada, ein weiterer großer Treibhausgasproduzent, kündigte 2011 seinen Ausstieg aus dem Kyoto-Vertrag an.

Während der UN-Klimakonferenz in Paris 2015 (COP 21) wird eine Begrenzung der globalen Erwärmung auf unter 2°C beschlossen. Am 12. Dezember 2015 unterzeichnen die 195 Mitgliedsstaaten der Klimarahmenkonvention der Ver­einten Nationen l'accord de Paris (das Paris-Abkommen). Die wichtigsten Ziele dieses Abkommens sind:

• Die globale Erwärmung gegenüber dem vorindustriellen Niveau soll auf deu­tlich unter 2°C begrenzt werden. Es sollen Anstrengungen unternommen werden, um die Erwärmung sogar unter 1,5°C zu halten.
• Die Anpassungsfähigkeit an die negativen Folgen des Klimawandels soll verbessert werden – ohne dabei die Nahrungsmittelproduktion zu gefähr­den.
• Entwicklungen, die zu einer Reduktion der Treibhausgaskonzentration und zu einer Anpassung an den Klimawandel (engl. resilience) führen, werden finanziell unterstützt.

Wirklichkeit oder Einbildung? Welche Veränderungen werden seit einem Jahrhundert beobachtet?

Direkte Temperaturmessungen gibt es seit etwa 1850 (für wenige Orte auf der Erde). Daher müssen die mittleren Temperaturen in früheren Zeiten aus ver­schiedensten anderen Daten rekonstruiert werden. Für kürzer zurückliegende Zeiträume untersucht man dazu z. B. Korallen oder Jahresringe von Bäumen, für länger zurücklie­gende Zeiträume Bohrkerne aus dem antarktischen Eis. Dabei hat sich heraus­gestellt, dass sich seit dem Ende des 19. Jahrhunderts die Atmo­sphäre in einer zumindest seit dem Ende der letzten Eiszeit nicht mehr aufgetretenen Ge­schwindigkeit erwärmt.

Im 20. Jahrhundert ist die globale Temperatur an der Landoberfläche um ca. 0,8°C angestiegen (→ Entwicklung der Temperatur auf der Erde), zwischen 1900 und 2023 sogar um ca. 1,40°C, während die Temperatur­schwankungen in den letzten tausend Jahren sonst in der Größenordnung von maximal  ±0,3°C lagen und sich die Erde tendenziell sogar eher abkühlte (siehe Abb. 2). Beson­ders auffällig ist, dass man die 10 wärmsten Jahre (Temperatur an der Land­oberfläche) zwischen 2010 und heute findet! Die weltweit 10 wärmsten Jahre sind: 2023, 2020, 2016, 2019, 2017, 2022, 2021, 2018, 2015, 2010 (siehe das Arbeitsblatt zur mittleren Jahrestem­peratur­anomalie auf der Erde). Der Temperaturanstieg scheint nicht nur ein­fach kon­tinuierlich zu sein, sondern sich immer mehr zu beschleunigen.

Abb. 2: Entwicklung der mittleren globalen Temperatur auf der Nordhalbkugel zwischen 1000 und 1999 (Quelle: 'Hockey curve' von Mann, Bradley und Hughes, IPCC-Bericht 2001, Working Group I: The Scientific Basis, Figure 1)

Mit dem Anstieg der Durchschnittstemperaturen schrumpft seit einem Jahrhun­dert die Eis- und Schneedecke der Erde immer schneller. So betrug die Aus­dehnung des arktischen Meereises im September 2012 (Ende des Sommers) nur noch 56% des Mittelwertes der Jahre 1981 bis 2010 (dieser Mittelwert liegt für den Monat September bei 6,4 Millionen Quadratkilometern) [1]. Auch fast alle Gebirgsgletscher sind im 20. Jahrhundert zurückgegangen, wie es die Fotos auf den Seiten des Gletscherarchivs auf beeindruckende Weise zeigen.

Eine andere bereits sichtbare Folge ist der Anstieg des Meeresspiegels. Zwi­schen 1901 und 2010 ist der Meeresspiegel im Mittel um 19 cm (± 2 cm) gestiegen [2] – etwa 10-mal schneller als in den vorherigen Jahrhunderten (in den letzten 3000 Jahren lag der mittlere Anstieg des Meeresspiegels bei 1-2 cm pro Jahrhundert [3]). Dieser Anstieg ist eine unmittelbare Folge der Erwärmung, nicht nur weil die kontinentalen Gletscher ganz oder teilweise schmelzen, sondern vor allem, weil das Wasser der Ozeane sich ausdehnt, wenn es wärmer wird.

Infolge der Erwärmung verdampft auch mehr Wasser aus den Ozeanen, was im globalen Maßstab zu verstärkten Niederschlägen führt. Doch werden die ver­schiedenen Regionen der Erde davon ganz unterschiedlich in Mitleidenschaft gezogen: In den bereits sehr trockenen, subtropischen Gebieten sanken die Niederschlagsmengen im 20. Jahrhundert um etwa 3%, während sie auf der nördlichen Halbkugel um etwa 5 bis 10% stiegen [4]. Darüber hinaus ist Was­serdampf auch ein in seiner Wirkung dem CO₂ nicht nachstehendes Treibhaus­gas; erhöhte Mengen von Wasser in der Atmosphäre können also den Treib­hauseffekt verstärken (gemildert wird dieser Effekt allerdings wiederum da­durch, dass sich auch mehr Wolken bilden, die einfallendes Sonnenlicht reflek­tieren).

Anstieg der Temperatur und der Niederschlagsmengen, Anstieg der Meeres­spiegel, Ver­ringerung der Schneedecke, Rückzug der Gletscher und des Meer­eises, all dieses mit nie gekannter Geschwindigkeit. Das zeigt, dass der Klima­wandel keine Einbildung ist.

Wird der Klimawandel tatsächlich durch die Menschen verursacht?

Schon seit Jahren ist die Antwort auf diese Frage unter Wissenschaftlern praktisch unumstritten. Es genügt ein kurzer Blick auf das folgende Diagramm, um sich ein Bild zu machen. Die natürlichen (nicht vom Menschen hervorgeru­fenen) Veränderungen allein (hellblaue Kurve) können die beobachtete Erder­wärmung (schwarze Kurve) bei weitem nicht erklären. Nur wenn man den von Menschen verursachten Ausstoß von Treibhaus­gasen (rosa Kurve) miteinbe­zieht, lässt sich die beobachtete Erwärmung erklären.

Abb. 3: Veränderung der globalen Temperatur der Atmosphäre zwischen 1900 und 2000, © IPCC 2007: WG1-AR4, Figure TS.22

Die wichtigsten (kurzfristigen) natürlichen Veränderungen sind Schwankungen der Energie­menge, die die Sonne abstrahlt. Die Sonne ist nicht immer gleich hell, die Intensität ihrer Strahlung variiert, wobei ein Zusammenhang mit der Anzahl der Sonnenflecken beobachtet wurde (so waren die globalen Tempera­turen z. B. gegen 1700 recht niedrig – eine Zeit, zu der praktisch keine Son­nen­flecken beobachtet wurden). Ein weiterer natürlicher Mechanis­mus sind Vul­kanausbrüche, die große Staubmengen freisetzen. Der Staub kann einige Jahre in der oberen Atmosphäre schweben und reflektiert einen Teil des Sonnen­lichts. Dadurch kühlt sich die Erdoberfläche um einige Zehntel Grad ab.

Langfristig haben astronomische Effekte einen entscheidenden Einfluss. Die Erdbahn ist nicht so stabil und gleichmäßig, wie es scheinen mag, und auch die Neigung der Erd­achse zur Umlaufbahn um die Sonne (Ursache der Jahreszei­ten) ist nicht konstant. Aus all diesen Gründen ändert sich die Bestrahlung unseres Planeten durch die Sonne langsam und regelmäßig in Perioden von mehreren zehntausend Jahren. Dies wird als Ursache der Eiszeiten und Zwi­scheneiszeiten mit Temperaturabsenkungen von 5°C bis 6°C angesehen. (Man bedenke aber, dass eine relativ kleine Abkühlung von 6°C eine Eiszeit bewirken kann, eine Erhöhung der Temperatur um einige Grad ist deshalb ebenfalls kei­nesfalls zu vernachlässigen!)

Die menschlichen Aktivitäten haben seit dem Beginn des industriellen Zeitalters zu einen in den letzten Jahrmillionen nie da gewesenen Ausstoß von Treib­haus­gasen in die Atmosphäre geführt: Die Konzentration von Kohlenstoffdioxid (CO₂) ist seit 1750 um 50% gestiegen, die von Methan (CH₄) um 164% und diejenige von Distickstoff­monoxid (N₂O, Lachgas) um&nysp;24% [5] – allesamt sehr wirksame Treibhausgase. Dazu kommen weitere Treibhausgase, die in der Natur sonst kaum vorkommen: die Fluorkohlenwasserstoffe. Diese verstärken nicht nur die Erderwärmung, sie zerstören auch die Ozonschicht, die uns vor ultra­violetten Sonnenstrahlen schützt.

Abb. 4: Entwicklung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre (Quelle für das Hauptdiagramm: Jean-Marc Barnola, LGGE-CNRS). Das kleine Diagramm oben rechts mit den Werten von 1990 bis 2023 (Quelle: Global Monitoring Laboratory) wurde von Sonnentaler hinzugefügt. Den aktuellen Messwert findet man ebenfalls auf der Seite des GML. Der Jahreswert für 2023 lag bei 421 ppm.

Nur noch wenige seriöse Wissenschaftler zweifeln heute noch daran, dass die menschlichen Aktivitäten für den Anstieg der verschiedenen Treib­hausgase verantwortlich sind und damit auch für die Auswirkungen auf die Temperatur der Erde: Die Menschen sind die hauptsächlichen Verursacher des seit einem Jahrhundert zu beobachtenden Klima­wandels.

Betrachtet man den Verlauf der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre in den letzten 800 000 Jahren (siehe Abb. 5), sieht man, dass erst etwa im Jahr 1950 die 300-ppm-Marke überschritten wurde. Auch gut zu sehen: Die CO₂-Konzen­tration in der Atmosphäre ist in jüngster Zeit so rapide angestiegen wie noch nie in den vergangenen 800 000 Jahren [6].

Abb. 5: Verlauf der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre in den letzten 800 000 Jahren (Quelle: NASA)

Wie funktioniert der Treibhauseffekt?

Venus und Erde gleichen sich in vieler Hinsicht: Sie sind einander ähnlich in Größe, Dichte und chemischer Zusammensetzung. Die Venus zieht ihre Bahn etwas näher um die Sonne als die Erde (108 Millionen Kilometer gegenüber 150 Millionen km). Und doch ist Venus im Ver­gleich zur Erde ein Höllenplanet: Die Temperaturen an ihrer Oberfläche erreichen 470°C (genug um Blei zu schmelzen und höher als auf Merkur, der der Sonne noch wesentlich näher ist). Der Hauptgrund für diesen Unterschied: Venus hat eine sehr dichte und zu 95% aus CO₂ bestehende Atmosphäre, was einen starken Treibhauseffekt bewirkt [7].

Abb. 6: Venus und die Erde, © NASA

Auch auf der Erde gibt es einen Treibhauseffekt, nur ist sein Effekt wegen der geringeren Konzentrationen an Treibhausgasen wesentlich schwächer. Tat­sächlich stellt, was Venus zur Hölle macht, für unseren Planeten eine Wohltat dar: Ohne den Treibhauseffekt wäre die globale mittlere Temperatur auf der Erde um 33°C niedriger (−18°C anstatt +15°C). Gäbe es ihn nicht, wäre der größte Teil der Erde von Eismassen bedeckt und Leben in der uns bekann­ten Form wäre nicht möglich.

Was genau ist nun der "Treibhauseffekt"? Ursache dieses Phänomens ist, dass unsere Atmosphäre nicht für alles von der Sonne kommende Licht gleich durch­lässig ist. Die Atmosphäre lässt das sichtbare Licht durch, absorbiert jedoch die Infrarotstrahlung (also Licht mit niedrigeren Frequenzen bzw. grö­ßeren Wellenlängen als sichtbares Licht; dieses "Licht" wird auch als Wärme­strahlung bezeichnet).

Der Treibhauseffekt kommt folgendermaßen zustande:

• Das Licht, das von der Sonne auf unseren Planeten fällt, transportiert Energie. Ein Teil wird von der Atmosphäre, von den Wolken und der Erdoberfläche in den Weltraum zurückgeworfen; der andere Teil wird absorbiert und erwärmt die Erdoberfläche.
• Wie jeder warme Körper sendet die Erde Strahlung aus, deren Wellenlänge von der Temperatur abhängt. Bei den auf der Erde üblichen Temperaturen (zwischen −90°C und 60°C) ist das im Wesentlichen – für das Auge un­sichtbare – Infrarotstrahlung.
• Ohne die Treibhausgase würde die (Energie tragende) Infrarotstrahlung der Erde unge­hindert in den Weltraum abgestrahlt. Diese Energie wäre "verloren". Weil aber unsere Atmosphäre bestimmte Gase enthält (Wasser­dampf, CO₂, Methan usw.), wird die Infrarotstrahlung zum Teil von diesen absorbiert. Die Atmosphäre fängt einen Teil der von der Erdoberfläche abgestrahlten Energie ein und erwärmt sich – und sendet ihrerseits wieder Infrarot­strah­lung aus. Diese sekundäre Strahlung wird in alle Rich­tungen ausgestrahlt, ein Teil entweicht in den Weltraum, der andere trifft wieder auf die Erdoberfläche.
• Die Erdoberfläche erhält somit einen Teil der abgestrahlten Energie (Infra­rotstrahlung) wieder zurück und erwärmt sich noch mehr. Das führt dazu, dass sie mehr Infrarot­strahlung abstrahlt, die dann wieder von den Treib­hausgasen eingefangen wird, und der Kreislauf beginnt von Neuem.
• Das Gleichgewicht ist erreicht, wenn die Erdoberfläche eine Temperatur erreicht, bei der sie ebenso viel Energie aufnimmt wie sie wieder abstrahlt.

Abb. 7: Der Treibhauseffekt

Einfallendes Licht von der Sonne Ein Teil der Sonnenstrahlung wird in den Weltraum zurückgeworfen. Der Boden wird vom "sichtbaren" Licht erwärmt und sendet Infra­rotstrahlung aus. Ein Teil der Infrarotstrahlung ent­weicht in den Weltraum. Der Hauptanteil wird von den Treib­haus­gasen absorbiert. Die Atmo­sphäre er­wärmt sich und sendet selbst Infrarot­strahlung aus, zum Teil in den Weltraum und zum Teil zurück zum Boden. Die Erdoberfläche erwärmt sich weiter und sendet weitere Infrarot­strahlung aus.

Auf der Erde ist das Haupttreibhausgas Wasserdampf, der nicht von Menschen gemacht wird, sondern durch Verdampfung des Wassers der Meere und des Bodens entsteht. In den trockensten Gegenden der Welt, in den Wüsten zum Beispiel, sind die Temperaturunter­schiede zwischen Tag und Nacht sehr groß. In der Sahara herrschen tagsüber 45°C, und ein paar Stunden später, wenn die Sonne untergegangen ist, sinkt die Temperatur auf −10°C, weil die nächt­liche Atmosphäre so wenig Wasserdampf enthält, dass nichts die Strahlung der Erdoberfläche aufhält: Die ganze Energie geht "verloren" und die Temperatur sinkt sehr schnell.

Zum "natürlichen" Treibhauseffekt gesellt sich ein durch die Menschen verur­sachter Treibhauseffekt. Wegen der erhöhten Treibhausgasemissionen fängt die Atmosphäre mehr Infrarotstrahlung ein und wird wärmer. Das oben be­schriebene natürliche Gleichgewicht zwischen Gewinn und Verlust von Energie ist gestört. Es ist ein Teufelskreis, denn durch die Erwärmung verdampft auch mehr Wasser aus den Ozeanen, die Atmosphäre nimmt mehr Wasserdampf auf, der dann wiederum (als Treibhausgas) die Atmosphäre wärmer werden lässt.

Treibhauseffekt und Ozonloch: zwei verschiedene Probleme?

Oft wird der Treibhauseffekt mit der Problematik des Ozonlochs verwechselt, wahrscheinlich weil seit dem Ende des 20. Jahrhunderts beide zu den viel diskutierten ökologischen Problemen zählen.

Ozon ist ein in der Atmosphäre natürlich vorhandenes Gas, das die Eigenschaft hat, ultra­violette Strahlen zu absorbieren (also Strahlung, die im Gegensatz zur Infrarotstrahlung höhere Frequenzen und kürzere Wellenlängen als sicht­bares Licht hat). Es bildet auf diese Weise einen Schutzschild gegen die UV-Strahlung der Sonne. UV-Strahlen verursachen nicht nur Sonnenbrand, sondern auch bestimmte Hautkrebsarten und grauen Star.

Damit ist das Ozon für das irdische Leben unerlässlich, obgleich es nur in sehr geringer Konzentration in der Atmosphäre vorkommt: eins von 100 000 Mole­külen! Man findet es hauptsächlich in einer in 20 bis 30 Kilometer Höhe gelege­nen Schicht (die man Ozonschicht nennt), während der Treibhauseffekt sich vor allem in den niederen Schichten der Atmosphäre abspielt.

Die in der Industrie vielfach verwendeten Fluorkohlenwasserstoffe (FKW), und vor allem die noch bis vor wenigen Jahren als Kühlmittel in Kühlschränken und als Treibgas in Sprüh­dosen eingesetzten Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), wandern in die obere Atmo­sphäre und rufen dort chemische Reaktionen hervor, bei denen Ozonmoleküle zerstört werden. Ihre Verwendung wurde zwar im Pro­tokoll von Montreal von 1987 reglementiert, es wird jedoch bis mindestens 2050 dauern, bis die Ozonschicht wieder ihre frühere Dichte erreicht haben wird.

Die Verstärkung des Treibhauseffekts und die Zerstörung der Ozonschicht sind also zwei verschiedene Probleme. Doch es gibt Verbindungen zwischen beiden:

• Durch die Erderwärmung vergrößert sich das Loch in der Ozonschicht, weil die Bildung von Ozon von der Temperatur in der oberen Atmosphäre abhängt.
• Die FCKW, die das Ozon zerstören, sind gleichzeitig sehr wirksame Treib­hausgase.

Und noch eine weitere Ähnlichkeit der beiden Phänomene verdient erwähnt zu werden: Was das Ozonloch angeht, standen die Politiker den Mahnungen der Wissen­schaftler lange Zeit skeptisch gegenüber, aber am Ende konnte dank einer beispiel­haften Zusammenarbeit von Wissen­schaftlern, Politikern, Industrie und Bürgern das Schlimmste verhindert wer­den. Bis vor kurzem war bei einem Teil der Politiker die gleiche Skepsis gegenüber dem Klimawandel zu beobach­ten. Hoffen wir, dass auch hier im letzten Augenblick eine Lösung gefunden werden kann.

Welche Tätigkeiten der Menschen verursachen die stärksten Treibhaus­gasemissionen?

Die industrielle Revolution bedeutete aufgrund der radikalen wissenschaft­lichen, technolo­gischen, ökonomischen, politischen, demographischen und sozialen Umwälzungen, die sie auslöste, einen Wendepunkt in der Mensch­heits­geschichte. Seither hat der Energie­bedarf der Menschheit nicht aufgehört zu wachsen, weil sowohl die Weltbevölkerung als auch das Wirtschaftsvolumen ständig zugenommen haben. Dieser Energiebedarf wird gegenwärtig zu 85% aus fossilen Brennstoffen gedeckt. Eine unmittelbare Folge: Seit ca. 1800 ist die Konzentration an Treibhausgasen in der Atmosphäre immer weiter gestie­gen (siehe Abb. 4).

Abb. 8: Weltweite Primärenergieversorgung nach Energieträgern (2008). 85% der Energie stammt aus fossilen Brennstoffen (Erdöl, Gas, Kohle), die Treibhausgase freisetzen. Quelle: IPCC – Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation (SRREN) (Summary for Policymakers, S. 10)

Menschliche Tätigkeiten verursachen Emissionen unterschiedlicher Treibhaus­gase:

• Der Verbrauch an fossilen Brennstoffen (Kohle, Erdöl, Erdgas) ist die Hauptursache für den CO₂-Ausstoß, aber nicht die einzige: Auch durch die Entwaldung tropischer Gebiete entstehen große Mengen CO₂.
• Der Methanausstoß stammt im Wesentlichen aus der Erdgasgewinnung, der Auf­zucht von Wiederkäuern, aus Reisfeldern, von Termiten, aber auch aus der Lagerung von Haushaltsabfällen.
• Die Landwirtschaft mit ihrer intensiven Verwendung von Stickstoffdünger und der Produktion von Futtermitteln verursacht die Emission von Distick­stoffmonoxid (N₂O), auch Lachgas genannt.
• Die Emission von Fluorkohlenwasserstoffen geht dagegen auf die Industrie zurück, die sie als Kühl- und Lösungsmittel, oder als Treibgas für Sprüh­dosen verwendet.

Wenn man die Emission von Treibhausgasen verringern möchte, muss man nicht nur bei Transport, Industrie und Landwirtschaft ansetzen, sondern auch unser individuelles Verhal­ten in Betracht ziehen.

In Deutschland gehen 28,6% des Endenergieverbrauchs auf die Haus­halte zu­rück, 13,7% auf Gewerbe, Handel und Dienstleistungen, 28,2% auf die Indus­trie und 29,5% auf den Verkehr (Zahlen für 2022). Da der Endenergieverbrauch 2022 in Deutschland zu 65%, in Österreich zu 64% und in der Schweiz zu 59% durch fossile Brenn­stoffe gedeckt wird [8], ist er direkt mit der Menge der CO₂-Emissionen gekoppelt. In Deutschland werden im Mittel pro Kopf und Jahr 8,0 Tonnen CO₂ ausgestoßen, in Österreich sind es 6,9 Tonnen, in der Schweiz 4,0 Tonnen und in Frankreich 4,6 Tonnen (Zahlen für 2022 [14]).

Der überwiegende Teil des privaten Verbrauchs geht auf zwei Bereiche zurück: Transport und Raumheizung, und in beiden ist der CO₂-Ausstoß in den letzten zwanzig Jahren stark gestiegen.

Die Nutzung privater PKWs verschlingt fast ein Drittel des privaten Energie­verbrauchs. Die Anzahl der Kraftfahrzeuge in Deutschland (neueste Daten), in Österreich und in der Schweiz (neueste Daten) ist stark gestiegen, und es werden damit immer längere Strecken zurückgelegt. Zwar haben Reduktionen des CO₂-Ausstoßes durch sparsamere Fahrzeuge einen gewissen Effekt, die Gesamtmenge ist aber trotzdem immer weiter gestiegen. Nur eine Reduktion des Fahrzeugbestands und der damit gefahrenen Strecken kann eine effektive Verminderung der CO₂-Emissionen bewirken.

Der Energieaufwand für Raumheizung macht sogar etwas mehr als die Hälfte des privaten Gesamtenergieverbrauchs aus. Auch dieser ist gestiegen, da sich die Wohnfläche pro Kopf der Bevölkerung erhöht hat. Wegen seines großen Anteils hätten schon verhältnis­mäßig geringe Einsparungen, sei es durch bessere Wärmedämmung, effektivere Heiz­systeme oder eine Reduktion der Raumtemperatur einen deutlichen Effekt.

Zwar stellt der Verbrauch von Elekrizität in Haushalten nur einen verhältnis­mäßig kleinen Anteil dar, allerdings ist dieser in den letzten Jahren durch die immer umfangreichere Ausstattung mit elektrischen Geräten überproportional stark gestiegen. Hier könnten simple Maßnahmen wie das Ausschalten nicht genutzter Geräte oder die Verwendung von energiesparenden Lampen (zum Beispiel LED-Lampen) helfen, dem allgemeinen Trend entgegenzuwirken.

Abb. 9: Direkter und indirekter Energieverbrauch privater Haushalte in Deutschland 2006 (Quelle: Statistisches Bundesamt)

Was erwartet uns im 21. Jahrhundert?

Wie lässt sich die Klimaentwicklung vorhersagen? Was sind die mögli­chen Szenarien?

Um eine Vorhersage über die künftige Klimaentwicklung machen zu können, muss man zunächst ein Klimamodell entwickeln, das Aussagen darüber zulässt, wie das Klima auf einen Anstieg der Treibhausgas­konzentration reagiert. In dieses gehen eine Vielzahl physikalischer, chemischer und meteorologischer Prozesse ein, die den Zustand der Atmosphäre, der Ozeane und der Erdober­fläche beeinflussen: Sonnenstrahlung, Aerosole, Wolken und Regen, Meeres­strömungen, Eis, Vegetation usw. Die Fragen, die sich die Klima­tologen stellen, sind zum Beispiel: Wie viel Energie wird zusätzlich absorbiert, wenn sich die Konzentration eines der Treibhausgase um einen bestimmten Faktor erhöht, sich die Eis- und Schneefläche verkleinert oder die Wolkenbedeckung ändert? Um wie viel verkleinert sich die Eis- und Schnee­decke bei einer be­stimmten Temperaturerhöhung? Und so weiter und so fort.

Diese komplexen Zusammenhänge können nur mit entsprechend komplizierten Computer­programmen behandelt werden. Mit dem sich verändernden Kennt­nisstand der Klimatologie werden diese Programme immer aufwendiger und realistischer. Als Tests dienen dabei Berechnungen des Klimaverlaufs in der Vergangenheit, für die zuverlässige Datenreihen vorliegen. Ergebnis solcher Klimamodelle sind detaillierte Aussagen über die Änderungen der Temperaturen, Niederschlagsmengen, Wolkenbedeckung, Vereisung usw. überall auf der Erde.

Aber ein Klimamodell allein reicht noch nicht aus, wenn man Aussagen über die zukünftige Entwicklung des Klimas machen will. Man muss zusätzlich Annahmen darüber machen, wie sich die Menge des Ausstoßes an Treibhausgasen in der Zukunft entwickeln wird. Dies hängt natürlich von weiteren Faktoren ab, wie der Anzahl der Menschen auf der Erde, dem Wirtschaftswachstum, der techni­schen Entwicklung, dem Verhalten der Menschen usw. Daher arbeiten Soziolo­gen, Demografen, Fachleute für Energie und Geo­politik im IPCC an Szenarien für die zukünftigen Treibhausgasemissionen.

Diese werden "Familien" zugeordnet. Jede Familie beschreibt eine mögliche Zu­kunft der Welt. Zum Beispiel beruht die Familie der in den IPCC-Berichten mit A1 bezeichneten Szenarien auf der Annahme eines schnellen Wirtschafts­wachstums und einer Bevölke­rungszunahme bis zur Mitte des 21. Jahrhun­derts, die ab dann stagniert und schließlich wieder rückläufig ist.

Innerhalb der A1-Familie gibt es drei Szenarien:

• Das erste arbeitet mit der Annahme, dass die Menschheit weiterhin große Mengen fossiler Brennstoffe – so lange wie diese vorhanden sind – ein­setzen wird. Das ist das Szenario A1F1.
• Das zweite nimmt an, dass schnell und massiv Energien zum Einsatz kommen, die nicht auf fossilen Energieträgern basieren (erneuerbare Energien, aber auch Kernenergie, die weniger Treibhausgase verursacht). Das ist das Sze­nario A1T.
• Das dritte ist schließlich ein Mittelding zwischen den beiden ersten. Bei diesem als A1B bezeichneten Szenario wird davon ausgegangen, dass fossile und erneuerbare Energien gleichzeitig eingesetzt werden. Dieses Szenario wird auch für die Beispiele im hier beschriebenen Projekt "Das Klima, mein Planet und ich!" angenommen, weil es im Allgemeinen zu weniger extremen Schlussfolgerungen führt als die beiden anderen.

In den anderen Familien (A2, B1, B2) werden weitere wirtschaftliche, techno­logische und demografische Entwicklungstypen und Varianten weltweiter Machbarkeit und Akzeptanz hinsichtlich Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt untersucht.

In den Szenarien bewegt sich die Vorhersage für die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre am Ende des Jahrhunderts zwischen 550 und 1000 ppm (1 part per million [ppm] = 1 Teil CO₂ unter 1 Million Teilen Luft). Im Szenario A1B erreicht sie 700 ppm, was das Zweieinhalbfache der vorindustriellen Konzen­tration darstellt.

Abb. 10: Globale Erwärmung an der Erdoberfläche, beobachtete Erwärmung und Prognose: Szenarieno A1, A1B, B1 (© IPCC 2007: WG1-AR4, Figure SPM.5)

Das IPCC hat ca. zwanzig Klimamodelle verschiedener Forschungseinrichtungen vergli­chen, und zwar für jedes Szenario. Die Ergebnisse streuen, je nachdem welches Modell für ein gegebenes Szenario benutzt wird.

Wie stark wird sich das Klima ändern?

Je nach Szenario und Modell schätzen die Wissenschaftler, dass sich die Tem­peratur im 21. Jahrhundert um 1°C bis 6°C erhöhen wird [9]. Eine Erderwär­mung von 3°C wäre nach dem derzeitigen Kenntnisstand also eine weder allzu pessi­mistische noch allzu optimistische Annahme.

Wir wissen, dass sich die Temperaturen zwischen Eiszeiten und Zwischen­eis­zeiten (das heißt die Zeiträume größter Kälte und diejenigen größter Erwär­mung in den großen natür­lichen Klimazyklen – wir leben gerade in einer Zwi­scheneiszeit) um nur 5-6°C unterschie­den haben, und wir wissen auch, dass sich in der Vergangenheit beim Übergang von einer Eiszeit zu einer Zwischen­eiszeit die Geografie der Welt jedes Mal stark verändert hat. Daraus lässt sich die Bedeutung der für das 21. Jahrhundert zu befürchtenden Erderwär­mung ermessen, zumal sich ein Übergang von einer Eiszeit zu einer Zwischen­eiszeit über Jahrtausende hinzog, während der prognostizierte Anstieg nur in einem einzigen Jahrhun­dert stattfindet!

Abb. 11: Die Erderwärmung ist umso ausgeprägter, je weiter man sich nach Norden bewegt (Prognose für 2080-2099 nach dem A1B-Szenario, © IPCC 2007: WG1-AR4, Figure SPM.6).

Die Erwärmung ist nicht überall auf der Erde gleich ausgeprägt. Sie ist in der Nähe des Nordpols am höchsten und im Allgemeinen auf dem Festland stärker als auf den Meeren, die temperaturausgleichend wirken.

Eine ebensolche Unausgewogenheit findet man bei den Niederschlägen. Im glo­balen Maßstab werden sie stärker, aber je nach Region kann es ganz anders aussehen. Im Allgemeinen setzt sich die im 20. Jahrhundert beobachtete Ten­denz fort: Bereits sehr trockene subtropische Regionen werden noch trocke­ner. Ein anderes Beispiel: Die Umgebung des Mittelmeerbeckens wird noch stärker unter Dürren leiden.

In Europa entspricht jede Erhöhung der mittleren Temperatur an einem Ort um ein Grad einer "Wanderung" dieses Ortes um 200 km nach Süden. Die "klima­tische Landschaft" Europas wird sich zum Ende des 21. Jahrhunderts also sehr von der heutigen unterschei­den. Die folgenden Karten zeigen, wie weit einige Großstädte Europas klimatisch gesehen nach Süden "wandern" könnten. Im Hadley-Center-Modell wird Paris die Stelle von Madrid einnehmen – das zu­künftige Klima in Paris wird demnach ähnlich sein wie das jetzige in Madrid. Berlin liegt nach diesem Modell bereits im Norden Algeriens (d. h. sein mittleres Klima wird nicht nur wesentlich wärmer sondern auch trockener). Im Modell von Météo France entspricht das zukünftige Klima von Paris eher dem von Rom, während man Berlin nur 200 Kilometer vom "neuen" Paris, an der italie­nischen Adriaküste wiederfindet [10].

Abb. 12: Verschiebung des Klimas für bestimmte Großstädte Europas von heute bis 2100 nach zwei unterschiedlichen Modellen (oben das Modell von Météo France, unten das des Hadley-Centers). Die Farbstufen geben die gegenwärtige mittlere Temperatur an. Die Großstädte Europas werden eine Erhöhung der Durchschnitts­temperaturen erfahren, die einer Verschiebung um viele hundert Kilometer und mehr nach Süden entspricht. © Pour la science, 2007

Die Erderwärmung zieht ganz besonders die Gletscher, die Polkappen und die Eismeere in Mitleidenschaft. Ihr Rückzug wird sich beschleunigen. Die in tro­ckenen und kalten Gegen­den gelegenen Gletscher können einer milden Erwär­mung widerstehen, die in Meeresnähe (wärmeres und feuchteres Klima) jedoch nicht. In den Alpen werden alle Gletscher unter­halb von 3400 Metern Höhe verschwinden. Das arktische Meereis schmilzt noch schneller und wird, zumin­dest im Sommer, in vierzig Jahren ganz verschwunden sein. Da diese riesi­gen weißen Flächen wie ein Spiegel wirken, die 90% des Sonnenlichts zurückwer­fen, wird der viel dunklere arktische Ozean viel mehr Sonnenlicht absorbieren und sich deshalb besonders stark erwärmen. Das Verschwinden des Meereises verstärkt damit die Erder­wärmung.

Aufgrund der thermischen Ausdehnung des Meerwassers, und in geringerem Umfang durch das Schmelzen von Gletschern und der antarktischen Polkappe, werden die Meeres­spiegel weiter steigen. Die Schätzungen variieren stark zwischen den verschiedenen Szenarien. Für das A1B-Szenario liegt der vorher­gesagte Meeresspiegelanstieg zwischen 20 und 50 cm [11]. Dieser relativ geringe Wert ist der großen "thermischen Trägheit" des Wassers zu verdanken, das sehr viel Zeit braucht, um sich zu erwärmen und infolgedessen auszudeh­nen. Die Meeresspiegel werden aus diesem Grund noch über mehrere Jahr­hunderte steigen, auch wenn sich die CO₂-Konzentration längst stabilisiert haben sollte. Auf lange Sicht wird der Anstieg mit großer Wahrscheinlichkeit mehrere Meter betragen.

Was sind die Folgen?

Die Situation ist so neu, dass sich die Folgen einer Erwärmung um 3°C (Szena­rio A1B) und die Anpassungsfähigkeit unserer Gesellschaften schwer vorhersa­gen lassen: Noch niemals, seit Menschen sesshaft wurden und Landwirtschaft zu betreiben anfingen, waren sie mit einem derartigen Klimawandel konfron­tiert. Am Ende der letzten Eiszeit lebten die wenigen Menschen, die es damals gab, noch als Jäger und Sammler in kleinen, nomadischen Gruppen – und der Klimawandel zog sich über viele tausend Jahre hin.

Die Hitzewelle des Sommers 2003, die in der ersten Augusthälfte über Teile Westeuropas hereinbrach, ist ein beunruhigendes Indiz dafür, dass unsere Gesellschaft nicht auf neue Klimaphänomene vorbereit ist: Nach einer Studie des euro­päischen Projektes CANICULE (das Wort kommt aus dem Französi­schen und bedeutet "große Hitze") hat der August 2003 in den von der Hitzewelle betroffenen Ländern fast 45 000 zusätzliche Todesopfer gefordert (im gesamten Sommer 2003 waren es schätzungsweise über 70 000 zusätz­liche Todesopfer). Besonders betroffen waren Frankreich (ca. 15 000 Opfer) und Italien (ca. 10 000 Opfer). In Deutschland sollen nach dieser Studie allein im August über 7000, und in der Schweiz ca. 500 Menschen an den Folgen der Hitzwelle gestorben sein [12].

Dabei lag die mittlere Temperatur [13] im Sommer 2003 nur 4°C über der nor­malen Tempe­ratur, und das lediglich ein paar Wochen lang. Die Auswirkungen zeigen, dass unsere Infrastruktur, Architektur und Ausrüstung nicht auf eine solche Veränderung vorbereitet ist. Sehr wahrscheinlich wird ein ganz durch­schnittlicher Sommer am Ende des Jahrhunderts ähnlich aussehen wie der Sommer 2003. Oder anders ausgedrückt: Viele Sommer werden sogar noch heißer sein!

In zahlreichen Ländern wird der Rückgang der Gletscher und der Schnee­flächen die Süßwasserversorgung bedeutend einschränken. Ein Sechstel der Menschheit lebt von Wasser aus der sommerlichen Gletscherschmelze, so z. B. Indien, dessen große Flüsse aus dem Himalaya gespeist werden. Wie werden diese Menschen sich versorgen, wenn die Gletscher teilweise verschwunden sind? Die trockenen Gegenden in mittleren und tropischen Breiten, die schon jetzt an Wassermangel leiden, werden noch stärkere Dürren erleben – und gleichzeitig, so paradox das scheinen mag, Überschwemmungen. Tatsäch­lich verstärkt die Erderwärmung Ausprägung und Häufigkeit bestimmter, extremer Wetter­lagen beträchtlich, wie eben Hitzewellen, Dürre und Brände, aber auch starke Regenfälle.

Der bereits heute in vielen Gegenden der Erde herrschende Wassermangel wird sich weiter zuspitzen und große Völkerwanderungen verursachen. Die Störung des Wasserkreislaufs, zusammen mit der Entwaldung und Wald­brän­den, droht die Wüsten­flächen zu vergrößern.

Falls die Erwärmung 3°C nicht übersteigt, wirkt sie sich für die Landwirtschaft in mittleren und höheren (nördlicheren) Breiten günstig aus, die Ernten werden dort besser. Jenseits von 3°C gewinnt wahrscheinlich auch dort der Trocken­stress immer stärker die Oberhand (das heißt, die Schäden, die bei Pflanzen durch Wassermangel entstehen) und bewirkt einen Rückgang der Erträge. In niedrigeren Breiten (insbesondere innerhalb der Wende­kreise) sinken die land­wirtschaftlichen Erträge schon bei einem nur schwachen Tempera­turanstieg und die Gefahr von Hungersnöten steigt.

Die wachsende Bevölkerung in Küstennähe ist bedroht von Überschwemmun­gen durch die steigenden Meeresspiegel, eine Gefahr, die sich in den Gegenden tropischer Wirbelstürme noch verstärkt. Am Ende des Jahrhunderts werden mehrere Millionen Menschen jedes Jahr unter Überschwemmungen leiden, vor allem in den Mündungsgebieten der großen Flüsse Asiens und Afrikas. Kleine Inseln, wie der Tuvalu-Archipel im Pazifik sind bereits jetzt vom Untergang bedroht.

Auch die Gesundheit von Millionen Menschen wird durch den Klimawandel beeinträchtigt, insbesondere durch:

• die Ausbreitung ansteckender Krankheiten: Eine sinkende Wasserqualität begünstigt die Verbreitung bestimmter Bakterien (der Cholerabakterien zum Beispiel). Wenn der Frost im Winter ausbleibt, werden Mückenlarven nicht abgetötet. Außerdem dehnt sich infolge der Temperaturerhöhung der Lebensraum von besonders für die Gesund­heit von Menschen bedrohlichen Mückenarten aus. Die Folge: Schlafkrankheit, Dengue­fieber und Malaria werden häufiger und treten auch in weiter nördlich (und, auf der Südhalb­kugel der Erde, weiter südlich) gelegenen Gegenden auf;
• eine Verstärkung von Mangelernährung: Sinkende landwirtschaftliche Erträge und Wassermangel werden Wachstum und Entwicklung der Kinder in den betroffenen Ländern beeinträchtigen;
• stärkere und häufigere Hitzewellen.

Diese ganzen Probleme werden zusammengenommen unvermeidlich zu großen Völker­wanderungen führen, sei es um Hunger, Epidemien oder steigenden Was­serspiegeln zu entgehen. Die Millionen von Flüchtlingen, der immer schwieriger werdende Zugang zum Wasser, Missernten usw. werden zu sozialen Unruhen führen und die Spannungen zwischen den Staaten verstärken – bis hin zu Kriegen. Außerdem werden die Vorräte an fossilen Energien zur Neige gehen: Wenn Bevölkerungswachstum und Energieverbrauch sich im gleichen Maße wie bisher weiterentwickeln, werden die bekannten Reserven an Erdöl und Erdgas wahrscheinlich schon in der Mitte dieses Jahrhunderts erschöpft sein, und die bisher nur vermuteten Reserven im Jahr 2090. Die Kohlevorräte werden noch ein bis zwei Jahrhunderte halten. Verknappung und Kostenanstieg von Öl, Kohle und Gas lassen zusätzliche Konflikte befürchten.

Aber nicht nur die Menschen leiden unter der weltweiten Erwärmung. Falls die mittlere globale Temperatur um mehr als 2°C steigt, was sehr wahrscheinlich ist, laufen zahlreiche Tier- und Pflanzenarten Gefahr auszusterben. Neben dem Ausmaß des Klimawandels bringt vor allem seine Schnelligkeit die Artenvielfalt in Gefahr. Eine Art hat nicht viele Möglichkeiten auf eine Veränderung ihrer Umgebung zu reagieren, sie kann sich nur anpassen oder wandern. Für beides braucht sie Zeit – die Geschwindigkeit der Erwärmung ist jedoch so groß, dass viele Arten auf die zu erwartenden Veränderungen nicht werden reagieren können.

Der Temperaturanstieg fängt schon jetzt an so manche biologische jahreszei­tliche Rhyth­men durcheinanderzubringen. Es wird z. B. beobachtet, dass manche Insekten – die Zug­vögeln bisher als Beute zur Fütterung ihrer Jungen dienten – ausgewachsen sind, bevor die Jungvögel geschlüpft sind und somit nicht mehr als Nahrung herhalten können. Man kann auch sagen, dass die Zugvögel "zu spät" an ihren Brutplätzen eintreffen. Die Verschiebun­gen verändern die Ökosysteme und stören u. a. die Beziehungen zwischen Beute und Jäger. Das gereicht manchen Arten zum Vorteil, andere dagegen leiden.

Die Erderwärmung zwingt zahlreiche Arten, in höhere Breiten zu wandern, oder in höher gelegene Gebiete: Manche sind in ihrem ursprünglichen Ökosystem gut integriert, werden jedoch ein paar hundert Kilometer weiter oder ein paar hundert Meter höher zu Eindring­lingen und bringen dort andere Arten in Gefahr.

Auch das Leben im Meer ist bedroht: Der Anstieg der CO₂-Konzentration in der Atmosphä­re führt zu einem niedrigeren pH-Wert des Regens und der Meere (d. h. Regen und Meere werden saurer). Zum Beispiel reagieren Korallenriffe, aber auch zahlreiche andere marine Arten, sehr empfindlich auf einen steigen­den Säuregehalt: Das Ausbleichen der Korallen und ein steigender Wasser­spiegel gefährden einen Lebensraum mit außergewöhnlich großer Artenvielfalt.

Der Klimawandel setzt leider eine lange Liste menschlicher Eingriffe auf die Ökosysteme fort: Entwaldung, intensive Landwirtschaft, Zersiedlung der Landschaft, Umweltverschmut­zung. Bereits im Jahr 2050 könnte ein Fünftel der uns bekannten Tier- und Pflanzenarten verschwunden sein!

Abb. 13: Lebendiges Korallenriff mit seiner bedeutenden Artenvielfalt (in Osttimor, Foto: Nick Hobgood, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0) und ausgeblichene Korallen (in La Réunion, Foto: Elapied, Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0)

Wie lässt sich der Klimawandel bekämpfen?

Lässt sich die jetzige Erwärmung aufhalten?

Das Klimasystem ist sehr träge, das heißt: Änderungen des Klimas erfolgen nicht sofort, wenn sich z. B. die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre ändert. Wenn die Veränderungen aber einmal eingesetzt haben, ist der Änderungsprozess kaum noch zu bremsen (das ist ähnlich wie bei einem schweren Felsbrocken: Es erfordert viel Kraft, ihn ins Rollen zu bringen, sobald er jedoch Fahrt aufgenommen hat, ist es sehr schwer, ihn wieder zum Halten zu bringen). Selbst wenn wir also morgen alle Emissionen stoppen würden, müssten wir ein paar Jahrhunderte warten, bis sich die Konzentration der Treib­hausgase stabilisiert hat und dann noch einmal ein Jahrhundert, bis die Temperatur aufhört zu steigen. Die Erwärmung setzt sich also auf jeden Fall mehrere Jahrhunderte fort, was auch immer geschieht.

Die Trägheit der Reaktion der Meere ist sogar noch größer: Auch wenn laut Vorhersagen der Meeresspiegel bis zum Ende des Jahrhunderts um "nur" 20 bis 50 cm ansteigt [11], wird sich dieser Anstieg noch mehrere Jahrtausende lang fortsetzen und am Ende mehrere Meter betragen. Sollte auch die Antarktis, die bisher noch relativ wenig betroffen ist, aber riesige Mengen an Wasser als Inlandeis speichert, abschmelzen, wären die Effekte sogar noch katastophaler.

Es ist also zu spät, um den Klimawandel ganz zu stoppen. Wir können und müssen aber versuchen, sein Ausmaß zu begrenzen. Die Risiken für Bevölke­rungen und Ökosysteme erhöhen sich beträchtlich bei einer Erwärmung von mehr als 2°C. Daher muss es unser Ziel sein, den Temperaturanstieg soweit wie möglich zu begrenzen. Es darf dabei aber nicht weiter kostbare Zeit verschwendet werden.

Warum warten wir nicht, bevor wir handeln?

Das Klima ist ein kompliziertes System, das von zahlreichen Faktoren physika­lischer, chemischer und biologischer Art beeinflusst wird. Die Klimatologie ist eine noch junge Wissenschaft und die heutigen Klimamodelle sind noch ver­besserungswürdig, da noch nicht alle Effekte gut bekannt sind. Dies stellt aber keine Rechtfertigung dafür dar, aus unserem jetzigen Wissen keine Konsequen­zen zu ziehen – es gibt keine Anhaltspunkte dafür, dass mögliche neue Er­kenntnisse zu völlig neuen Schlussfolgerungen führen würden.

Selbst wenn es zu spät ist, um den Klimawandel zu stoppen, können wir die Erwärmung vielleicht noch unter 2°C halten. Doch die Zeit drängt. Wir müssen den Ausstoß von Treib­hausgasen schnell reduzieren, damit ihre Konzentration in der Atmosphäre sich stabili­sieren und schließlich wieder sinken kann.

Auch vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen ist es besser jetzt zu handeln. Und zwar gerade weil es den wissenschaftlichen Modellen noch an Genauigkeit mangeln mag. Es kann sein, dass wir in zehn Jahren feststellen, dass unsere heutigen Vorhersagen zu optimistisch waren. Was heute gebaut wird (Wohnungen, Transportmittel, Elektrizitäts­werke usw.), wird uns mehrere Jahrzehnte dienen. Wenn wir uns heute nicht um eine Begrenzung der Treib­hausgase kümmern, müssen wir u. U. in zehn Jahren alles abrei­ßen/zerstören und neu bauen – was erheblich höhere Kosten verursachen würde, als wenn wir jetzt schon vorplanen. Stellen wir in zehn Jahren dagegen fest, dass unsere heutigen Vorhersagen zum Glück zu pessimistisch waren, brauchen wir jedenfalls nicht neu zu bauen. Und eventuelle Mehrkosten haben sich durch die Einsparung von Energie gelohnt.

Was hat es mit dem "Faktor 4" auf sich?

Wenn wir die Erderwärmung auf 2°C begrenzen wollen, müssen wir bis 2050 den weltwei­ten Ausstoß an Treibhausgasen drastisch reduzieren. Die heutigen Emissionen sind jedoch sehr ungleich verteilt. Die Industrieländer, die nur etwa 20% der Weltbevölkerung ausmachen, emittieren etwa die Hälfte. Die Zahlen sind, jeweils in Tonnen CO2-Äquivalent pro Kopf pro Jahr: USA: 4,9, Deutsch­land: 8,0, Österreich: 6,9, Frankreich: 4,6 und die Schweiz: 4,0 (Zahlen für 2022 [14]). Während der CO2-Ausstoß in vielen Industrieländern seit Jahren stetig heruntergeht, ist er in China zum Beispiel gestiegen und beträgt dort inzwischen 8,0 Tonnen pro Kopf (2022, [14]). Durch die in den nächsten Jahren stark zunehmende Industrialisierung in den Entwicklungslän­dern wird dort der Energieverbrauch steigen und damit auch die Treibhausgas­emissionen. Daraus folgt, dass die Industrieländer ihren Ausstoß an Treibhaus­gasen in weniger als 50 Jahren um mindes­tens den Faktor 4 verringern müss­ten.

Wie können wir der Herausforderung begegnen?

Politiker aus zahlreichen Ländern reden immer wieder davon, dass sich ihr Land zu einer Halbierung des CO₂-Ausstoßes bis zum Jahr 2050 verpflichten will. Aber es ist bisher kaum etwas geschehen, das zur Erreichung dieses modera­ten Ziels (das auch kaum ausreichen dürfte) führen könnte.

Trotzdem kann jeder in seinem privaten Bereich dazu beitragen, den Klimawan­del zu begrenzen, denn auf die Haushalte geht fast die Hälfte der CO₂-Emis­sionen zurück (und natürlich auch ein Teil der industriellen Emissionen, da die Haushalte einen Teil der erzeugten Produkte verbrauchen).

Die Haushalte können folgende Maßnahmen ergreifen, um CO₂-Emissionen zu reduzieren:

• den Energieverbrauch vermindern, indem Verschwendung vermieden wird;
• energiesparende Geräte einsetzen;
• vermehrt Energien verwenden, bei deren Gewinnung keine Treibhausgase entstehen.

Wer Energie sparen will, muss zuallererst das Auto vernünftig einsetzen. Mit dem Auto werden zum großen Teil lediglich Kurzstrecken zurückgelegt. Muss man für kurze Wege wirklich das Auto nehmen? Sehr oft ist man zu Fuß oder per Fahrrad schneller, ganz davon abgesehen, dass dies der Gesundheit zuträglich ist. Für größere Strecken sind die öffentlichen Verkehrsmittel energetisch weitaus günstiger, wenn man den Energieverbrauch pro transpor­tierter Person betrachtet. Falls das Auto wirklich unerlässlich ist, können die Haushalte sich Wagen mit geringem Verbrauch zulegen – ein Fahrzeug mit Allradantrieb verbraucht zum Beispiel mindestens 10% mehr Energie als ein klassisches Auto (mindes­tens 1 Liter Benzin pro 100 km zusätzlich). Hybrid­fahrzeuge, die sowohl einen Benzin- als auch einen Elektromotor haben, der von einem Akku gespeist wird, emittieren weniger Treibhausgase. Ihr heute noch hoher Preis wird mit steigenden Produktionszahlen sinken. Oder man könnte vielleicht sogar auf einen eigenen Wagen verzichten und Carsharing in Erwägung ziehen – schließlich erfordern schon die Produktion, Wartung und auch die Verschrottung eines Autos eine ganze Menge Energie!

Auf das Flugzeug ist man für lange Strecken angewiesen, insbesondere bei interkonti­nentalen Reisen, für Strecken von ein paar hundert Kilometern dagegen nicht unbedingt.

Von Hamburg nach Basel per Auto, Bahn oder Flugzeug

Anhand einer Reise von Hamburg nach Basel wird im Folgenden mit Hilfe eines CO₂-Rechners der CO₂-Ausstoß von Auto, Bahn und Flugzeug miteinander verglichen. Die Strecke beträgt ca. 800 km per Bahn oder Auto, für das Flugzeug sind es ca. 700 km. Für die Autofahrt setzen wir einen Mittelklassewagen mit einem Benzin­verbrauch von 9 l/100 km ein, bei der Bahn gehen wir von einer durchschnittlichen Auslastung aus. Das Ergebnis ist, dass auf dieser Strecke mit dem Auto 200 kg CO₂ ausge­stoßen werden, mit dem Flugzeug 230 kg und mit der Bahn 40 kg. Wenn im Auto mehr als ein Passagier sitzt, fällt die Bilanz natürlich entspre­chend günstiger aus, es muss allerdings schon vollbesetzt sein, um mit der Bahn konkurrieren zu können. Dieses sind natürlich nur appro­ximative Zahlen, die stark vom jeweiligen Fahrzeug-/Flugzeugtyp und von der Auslastung abhängen, ebenso von der Fahrweise (beim Auto zum Beispiel), vom Verkehrs­auf­kommen und vom Wetter (Gegenwind, ...).

Das Heizen unserer Wohnungen und Häuser spielt energetisch ebenfalls eine sehr große Rolle. Circa 50% des gesamten Energieverbrauchs privater Haus­halte (oder 20% des Gesamtenergieverbrauchs) entsteht durch das Heizen (siehe Abb. 9). Wenn man im Winter die Wohnräume auf 19°C heizt, reicht das völlig aus (auch tagsüber, wenn niemand zu Hause ist, oder nachts kann man weniger heizen). Ein Grad weniger bedeutet eine Energieersparnis von ca. 6%. Durch das Isolieren von Wänden, Decken und Dächern und durch Doppelfens­ter lässt sich der Energieverbrauch (und auch die Heizkostenrech­nung) noch einmal um bis zu 30% verringern. Sinnvoll ist es auch, in Schlaf­zimmern und ande­ren, wenig genutzte Räumen (z. B. Abstellräumen) die Temperatur nie­driger einzustellen.

Viel Energie wird auch für die Produktion von Warmwasser aufgewendet. Dabei fehlt es hier nicht an Lösungen, um sowohl Wasser als auch Energie zu sparen: duschen statt baden, weniger warmes Wasser verwenden, beim Kochen Deckel auf die Töpfe legen, lieber die Spülmaschine (falls sie sparsam arbeitet und voll ist) verwenden als von Hand abwaschen – und, wenn möglich, Sonnenkollek­toren installieren, mit denen sich mehr als die Hälfte des Warmwasserbedarfs decken lässt, ohne dass auch nur ein Gramm CO₂ entsteht.

Man kann heutzutage sogenannte Niedrigenergiehäuser (oder sogar Null­ener­gie­häuser bzw. Passivhäuser) bauen, die besonders sparsam sind. Sie sind sehr gut isoliert, nach Süden ausgerichtet und haben besonders geschickt aufgebaute Belüftungssysteme. In Deutschland wird ein Haus als Niedrig­energiehaus bezeichnet, wenn sein Heizwärme­bedarf nicht mehr als 70 kWh pro Quadratmeter und Jahr beträgt; ein KfW-40-Haus zum Beispiel verbraucht nicht mehr als 40 kWh/m²a [15]. In Österreich liegt der Heizwärme­bedarf eines sogenannten Niedrigenergiehauses unter 45 kWh/(m²a) und in der Schweiz gibt es für Niedrigenergiehäuser mit einem Heizwärmebedarf von unter 38 kWh/(m²a) bei Neubauten und unter 60 kWh/(m²a) bei Altbauten das Minergie-Zertifikat. Zum Vergleich: In einem "normalen" Haus liegt der Heizwärmebedarf (je nach Baujahr) ungefähr zwischen 100 und 200 kWh/(m² und Jahr). Als Positivenergiehäuser bezeichnete Bauten erzeugen sogar mehr Energie, als sie verbrauchen. Ihre Eigentümer können die ihren Bedarf über­steigende Energie zu sehr attraktiven Preisen an die Elektrizitätswerke verkaufen und amortisieren so ihre Investitionen schon in wenigen Jahren.

In ganz Europa entstehen zur Zeit immer mehr "Ökoviertel": Sie sind entschie­den mehr als nur Häusergruppen mit positiver Energiebilanz, sie sind das Ergebnis gründlicher Überle­gungen der Städteplaner. Sich ausbreitende Städte "verbrauchen" Freifläche und zwingen die Bewohner zu täglich langen Wegen, sei es um zur Arbeit, zum Einkaufen oder zu Frei­zeitaktivitäten zu gelangen. Ökoviertel sind "dicht" gebaut, die meisten täglichen Strecken sind zu Fuß, mit dem Fahrrad oder mit öffentlichen Verkehrsmitteln zu bewältigen. Außer­dem bieten sie auf engstem Raum alle Dienstleistungen und die Grundinfrastruktur wie Schulen, Läden, Büros, Sporteinrichtungen, Grünanlagen und so weiter.

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Fußnoten

1: Meereisausdehnung in der Arktis (auf die September-Datei klicken), Quelle: National Snow & Ice Data Center [NSIDC] und interaktiver Graph zur Meereis­ausdehnung. 2012 war bisher das Jahr mit der geringsten Ausdehnung des arktischen Meereises.

2: IPCC-Bericht von 2013: Summary for Policymakers, S. 11

3: IPCC-Klimabericht von 2001: Working Group I: The Scientific Basis

4: IPCC-Bericht "Climate Change and Biodiversity" (2002, S. 5). Die Aussagen werden in dem Bericht lediglich mit "wahrscheinlich" (3% Rückgang) und "höchstwahrscheinlich" (5-10% Anstieg) angegeben.

5: WMO Greenhouse Gas Bulletin, Zahlen für 2022

6: Auch in den letzten 3 Millionen Jahren war die CO₂-Konzentration in der At­mosphäre noch nie so hoch wie heute – siehe die Abbildung in der Mitteilung vom 3.4.2019 des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung; in der Abbildung kann man u. a. sehen, wie gut die Temperatur auf der Erde und die CO₂-Kon­zentration in der Atmosphäre korrelieren.

7: Ohne Treibhauseffekt würde die Temperatur – die sogenannte Gleichge­wichtstemperatur der Planetenoberfläche – auf Venus −41°C, auf der Erde −19°C betragen. Quelle: NASA Fact Sheet Venus.

8: Quellen: AG Energiebilanzen: Endenergieverbrauch und Auswertungsta­bellen, Schweizer Bundesamt für Energie, Energie in Österreich (Zahlen für 2022)

9: IPCC-Klimabericht von 2007: Synthesis Report, Kapitel 3.2.2

10: Quelle: S. Kopf, S. Hallegatte und M. Ha Duong, "L'évolution climatique des villes européennes", Pour la science, 2007

11: IPCC-Klimabericht von 2007: Working Group I, Kapitel 5, und dort das Bild FAQ 5.1, Bild 1

12: Report on excess mortality in Europe during summer 2003

13: Zur Ermittlung der mittleren Tagestemperatur wird zu jeder vollen Stunde von 0 bis 23 Uhr die Temperatur gemessen (T₀, T₁, ..., T₂₃). Aus diesen Werten wird der Mittelwert berechnet: T_mittel = 1/24 (T₀ + T₁ + ... + T₂₃).

14: CO2-Emissionen (2022): Our World in Data – Per capita CO₂ emissions und
Treibhausgas-Emissionen (CO2, CH4, N2O, ...): Our World in Data – Per capita greenhouse gas emissions

15: Energiestandards von Häusern

Letzte Aktualisierung: 14.10.2024